功能改性pva基復合涂膜保鮮包裝材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種納米α-Fe2O3功能改性聚乙烯醇(PVA)基復合涂膜保鮮包裝材料及其制備方法，屬于食品保鮮包裝材料領域。所述PVA基涂膜保鮮包裝材料由以下組分在水溶液中乳化復合而成：PVA40～70g/LH2O、蜂蠟4～10g/LH2O、納米α-Fe2O30.2g～0.8g/LH2O、表面活性劑劑20％～60％(W/W蜂蠟)；其制備方法包括將納米α-Fe2O3與PVA超聲混合及恒溫反應，同時加入表面活性劑交聯反應即制得該復合涂膜液。本發明納米α-Fe2O3功能改性PVA基涂膜保鮮包裝材料其成膜透濕率與PVA單膜相比顯著降低70％。且具有可見光催化抑菌保鮮效果。
【專利說明】納米a-Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料及其 制備方法

【技術領域】：
[0001] 本發明涉及食品包裝用復合涂膜保鮮包裝材料及其制備方法，屬于食品包裝材料

【技術領域】，具體涉及一種采用納米a-Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料及其制 備方法。

【背景技術】：
[0002] 采用功能性納米粒子與環境友好型或可降解高分子材料偶聯復合改性，開發具有 抑菌保鮮或高阻隔的功能性納米保鮮包裝新材料，是近年來食品保鮮包裝研究開發的新熱 點，其包裝保鮮效果取決于基礎膜材料的選擇、功能性納米粒子組合方式以及制備方法。聚 乙烯醇（PVA)因其易于成膜和易降解，衛生安全性好而大量用于食品包裝，但由于其具有 的親水性能使成膜后有較高的透濕性而影響其在食品包裝上的應用效果。
[0003] 發明專利ZL200910027113.X"聚乙烯醇基涂膜保鮮包裝新材料及制備工藝"，采 用戊二醛作PVA和硬脂酸二元基質的交聯劑進行交聯復合，得到的PVA基涂膜包裝新材料 雖然能顯著降低材料成膜后的透濕率，但商業應用其透濕率仍然較高而影響其在食品包裝 上的應用效果。專利ZL200810155224.4 "傳統禽蛋產品復合納米材料涂膜保鮮方法"采用 納米Si02對聚乙烯醇基包裝材料作進一步改性，其透濕率等性能指標有進一步提高，但納 米Si02改性沒有抑菌保鮮效果；發明專利201110295983. 2 :"一種聚乙烯醇基復合涂膜保 鮮包裝材料納米Ti02功能改性方法"，其Ti02必須在紫外光催化條件下才能激發自由基產 生抑菌保鮮功能，由于聚乙烯醇能阻隔紫外光，因此，聚乙烯醇基復合涂膜保鮮包裝材料納 米Ti02功能改性方法在食品包裝實際應用時難以產生抑菌保鮮功能。同時，PVA基涂膜包 裝材料成膜后的透濕率對包裝食品的貨架保鮮期有顯著影響。發明專利201210073906"納 米Ti02-Si02組合改性的PVA-液體石蠟復合涂膜保鮮包裝材料及其制備方法"在PVA中加 入疏水性物質液體石蠟從而提高了膜材料的阻濕性。
[0004] 因此，采用更好的疏水性材料替代硬脂酸等與PVA交聯復合，并選擇具有可見光 催化激發自由基產生抑菌保鮮功能的納米粒子對PVA基復合材料改性，成為提高PVA基復 合包裝材料綜合保鮮包裝性能的一種技術創新發展方向。


【發明內容】
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[0005] 本發明的目的在于：開發一種采用納米a-Fe203功能改性的PVA-蜂蠟復合涂 膜保鮮包裝新材料及其制備方法，以PVA和蜂蠟為基質進行乳化復合，并采用功能性納米 a-Fe203對PVA基復合材料進行改性，以解決PVA基復合材料用作涂膜保鮮包裝其耐水阻 濕性能較差，蛋制品涂膜包裝長期儲藏、流通中表面發黃等問題，并提供新材料可見光催化 抑菌保鮮功能。
[0006] 解決本發明技術問題采用的技術方案為：
[0007] -種納米a-Fe203改性的聚乙烯醇（PVA)-蜂蠟復合涂膜保鮮包裝材料，水溶液 中，由以下組分反應復合而成，包括：
[0008] (1)采用的基礎材料一為聚乙烯醇；添加濃度為：40?70g/LH2Q ;基礎材料二為蜂 錯，添加濃度為：4?10g/LH2Q ;
[0009](2)表面活性劑聚甘油酯+單甘酯，添加濃度為：20%?60% (W/W蜂蠟）；
[0010]⑶功能性納米材料為a-Fe203納米粉末，添加濃度為：0. 2?0. 8g/LH2Q ;
[0011] 所述的聚乙烯醇，聚合度應為1600?3200,優選聚合度為2400的聚乙烯醇.其醇 解度為99%。
[0012] 所述表面活性劑選用聚甘油酯和單甘酯系列表面活性劑，優選HLB值為7. 2的聚 甘油酯和HLB值為3. 8的單甘酯。聚甘油酯：單甘酯比例為1 : 0.01?0.07,總添加量與 蜂蠟重量比為20%?60%
[0013] 所述的納米〇46203純度在99.5%以上，比表面積60±10111 21_1，平均粒徑為 30nm〇
[0014] 本發明還涉及所述包裝材料的制備方法，包括以下步驟：
[0015] 步驟（1):將納米a-Fe203分散到一定量的無水乙醇中、然后加入聚甘油酯-聚乙 烯醇溶液（40?70g/LH2())進行超聲混合；超聲時間為15?25min，超聲功率密度為58? 70W/LH2Q ;混合溶液在溫度為85±3°C的反應釜中恒溫加熱攪拌混勻，至PVA完全溶解。
[0016] 步驟（2):將與單甘酯混合的蜂蠟在溫度為85±3°C的反應釜中加熱熔解，攪拌混 勻成蜂蠟-單甘酯混合液。
[0017] 步驟（3):把納米a-Fe203-PVA混合液緩慢加入到蜂蠟-單甘酯混合液中，在 85±3°C恒溫下均勻攪拌進行乳化交聯反應，反應時間為90± 10分鐘；然后冷卻至室溫，即 制備成納米a-Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料。。
[0018] 本發明的優點在于：
[0019] (1)采用以單甘酯和聚甘油酯為基礎的復配表面活性劑對PVA和蜂蠟進行乳化， 利用蜂蠟良好的輸水阻隔性和抑菌性，可替代液體石蠟、硬脂酸等，顯著提高復合涂膜材料 阻濕性能。
[0020] (2)采用納米a-Fe203對復合膜材料進行改性，利用納米a-Fe203本身的光催化 抑菌特性，可顯著提高復合材料抑菌保鮮功能。
[0021] (3)采用納米a_Fe203對復合膜材料進行改性，利用納米a_Fe203的化學鍵與與 親水基（-H0)反應改變PVA親水性能，填補PVA網絡結構空隙，改變水分子在膜中的滲透路 徑，顯著的降低材料成膜后的透濕率，有效提高改性材料的耐水性和成膜阻隔性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1 :納米a-Fe203、蜂蠟對PVA膜成膜透濕率影響的響應面
[0023] 圖2 :納米a-Fe203、蜂蠟對PVA膜成膜透濕率影響的等高線

【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
[0025] 實施例1 :納米a-Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料制備響應曲面試 驗：納米a-Fe203和蜂錯投加量按照下表響應曲面試驗設計
[0026] 表1復合涂膜材料a-Fe203、蜂蠟加入量響應曲面實驗設計
[0027]

【權利要求】
1. 一種納米a-Fe203功能改性聚乙烯醇（PVA)基復合涂膜保鮮包裝材料及其制備方 法，其特征在于PVA基復合涂膜保鮮包裝材料由以下組分在水溶液中乳化復合而成：PVA， 質量體積比40?70g/LH 20 ;納米a -Fe203，質量體積比0. 2?0. 8g/LH20 ;蜂蠟，質量體積比 4?10g/LH20 ;復合表面活性劑聚甘油酯+單甘酯，與蜂蠟質量比為20?60g/g蜂蠟。
2. 根據權利要求1所述的納米a -Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料，其 特征在于：納米a -Fe203純度在99. 5%以上，比表面積60±10m2 士1，平均粒徑為30nm ;蜂 蠟 CAS 號為 8012-89-3,酸值為 4. 0 ?24. OmgKOH/g，皂化值為 72. 0 ?94. Omg KOH/g，熔點 范圍為62. 0?72. 0°C。
3. 根據權利要求1所述的納米a -Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料及其 制備方法，其特征在于：復合表面活性劑聚甘油酯+單甘酯制備比例為質量比1 : 0.01? 0· 07。
4. 根據權利要求1所述的納米a -Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料制備 方法，其特征在于：原輔材料混合預制包括以下步驟： (1) 、將納米a _Fe203分散到一定量的無水乙醇中、然后加入聚甘油酯-聚乙烯醇溶液 (40?70g/LH 20)進行超聲混合；超聲時間為15?25min，超聲功率密度為58?70W/LH20 ; 混合溶液在溫度為85±3°C的反應釜中恒溫加熱攪拌混勻，至PVA完全溶解。 (2) 、將與單甘酯混合的蜂蠟在溫度為85±3°C的反應釜中加熱熔解，攪拌混勻成蜂 蠟-單甘酯混合液。
5. 根據權利要求1、4所述的納米a-Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料制 備方法，其特征在于：把納米a-Fe 203-PVA混合液緩慢加入到蜂蠟-單甘酯混合液中，在 85±3°C恒溫下均勻攪拌進行乳化交聯反應，反應時間為90± 10分鐘；然后冷卻至室溫，即 制備成納米a -Fe203功能改性PVA基復合涂膜保鮮包裝材料。
【文檔編號】C08K3/22GK104277389SQ201310286762
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優先權日:2013年7月10日
【發明者】章建浩, 李璨, 劉桂超, 劉瑤, 王佳媚 申請人:常熟市屹浩食品包裝材料科技有限公司